Algorithmen und Codierungen
Was ist ein Code?
Ein Code ist ein Zeichensystem, mit dem Informationen weitergegeben werden können. Jedes Zeichen (beispielsweise jeder Buchstabe) hat eine bestimmte Bedeutung. Ein Code, den du bereits kennst, ist die Sprache.
Wie du bereits weißt, arbeiten Computer nur mit 0 und 1. Das heißt, alle Zeichen müssen in eine Zeichenkette aus Nullern und Einsern überführt werden. In diesem Fall versteht man unter Code die umgewandelte Form, damit der Computer mit deiner Eingabe arbeiten kann. So wird beispielsweise aus dem Buchstaben A die Zeichenkette 11000001. Alle anderen Buchstaben haben andere Kombinationen zugeordnet, damit jedes Zeichen erkannt und verarbeitet werden kann.
Code als Passwort
Bestimmt hast du schon einmal ein Fahrradschloss gesehen, wie dieses hier:
Beschreibe, wie bei einem Zahlenschloss der Code „funktioniert“, und berechne, wie viele verschiedene mögliche Kombinationen es bei diesem Schloss gibt.
So funktioniert der Code:
So viele Kombinationsmöglichkeiten gibt es:
Binärzahlen
Computer arbeiten mit Binärzahlen, das sind Zahlen, die nur aus Nullern und Einsern bestehen. Die Zahl 2 würde als Binärzahl 10 dargestellt werden, die Zahl 3 wäre 11, die Zahl 4 wäre 100, die Zahl 5 wäre 101 und so weiter …
Zähle im Binärsystem weiter:
| Dezimalzahl | Binärzahl | Dezimalzahl | Binärzahl |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 6 | |
| 2 | 10 | 7 | |
| 3 | 8 | ||
| 4 | 9 | ||
| 5 | 101 | 10 |
Daten raten
Schaffst du es, die Binärzahlen den korrekten Daten zuzuordnen?
Kleiner Tipp: Jeder Buchstabe und die meisten Satzzeichen sind 8 Bit lang, Sonderzeichen und Umlaute sind 16 Bit lang. Anhand der Länge kannst du recht leicht abschätzen, welche Antwort die richtige ist.
Daten in Binärzahlen umwandeln
Du kannst Zahlen oder Buchstaben in das obere Feld eingeben und dir im unteren Feld als Binärzahlen anzeigen lassen.
Tipp
Im Internet findest du viele VPL-Programme. Das ist Software, mit der du mithilfe von kleinen Bausteinen Programmieren lernen und üben sowie eigene Algorithmen und Befehle erstellen kannst.
Die bekanntesten sind Scratch und Snap:
scratch.mit.edu
Scratch - Imagine, Program, Share
Scratch is a free programming language and online community where you can create your own interactive stories, games, and animations.
https://scratch.mit.edu/
snap.berkeley.edu
Snap! Build Your Own Blocks
https://snap.berkeley.edu/snap/snap.html
Brailleschrift
Die Brailleschrift ermöglicht es blinden Menschen, Bücher zu lesen. Dabei handelt es sich um erhöhte Punkte, von denen bis zu sechs jeweils einen Buchstaben ergeben.
Das Wort „Hallo“ schaut in Brailleschrift wie folgt aus:
Erkläre, wie hier Buchstaben codiert werden und welche Voraussetzungen es braucht, um den Code zu verstehen.
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Was ist ein Algorithmus?
Ein Algorithmus beschreibt eine Handlung, um ein bestimmtes Problem zu lösen. Das heißt, er gibt konkrete Anweisungen, was zu tun ist und wie die Handlung ausgeführt werden soll.
Du kennst Algorithmen bereits aus deinem Alltag. Denke beispielsweise an das Lösen von Rechnungen im Mathematikunterricht. Bei einer Addition weißt du, was du tun musst. Oder denke ans Kochen: Jedes Kochrezept ist sozusagen ein Algorithmus, der Einzelschritte enthält, wie etwa die Anweisung, einen Teelöffel Salz in eine Suppe zu streuen.
Für Computer sind Algorithmen eine Abfolge bestimmter Verarbeitungsschritte. Dabei können auch Voraussetzungen für einzelne Schritte vorgegeben werden, die erfüllt sein müssen oder sich bis zum Erreichen eines Ziels beliebig oft wiederholen.
Anweisungen für einen Roboter
Friendbot möchte mit Robodog Gassigehen. Du bist nun für seine Programmierung zuständig. Vervollständige die Anweisungen, damit der Spaziergang klappt:
Drehe · Leine · Öffne · geradeaus · Gartentor · Gehe · Schalte · Karte · Wähle · Schritte
1. Befestige die .
2. die Türe.
3. Gehe 15 bis zum Gartentor.
4. Öffne das .
5. 3 Schritte geradeaus.
6. dich nach links.
7. Gehe 150 Schritte bis zum Park.
8. dein GPS ein.
9. Downloade die des Parks.
10. eine Route durch den Park, bei der du an 10 Bäumen vorbeikommst …
Was macht ein Roboterforscher?
Apropos Anweisungen an einen Roboter: So etwas Ähnliches wie oben beschrieben, macht ein Roboterforscher jeden Tag. Wenn du mehr darüber erfahren willst, stellt dir Professor Samir Haddadin seinen Job kurz vor:
Interview mit Professor Samir Haddadin. Er erforscht Roboter und künstliche Intelligenz an der technischen Uni München.
Videoqualität
Kannst du dir vorstellen, später einmal selbst diesen Beruf auszuüben? Was gefällt dir daran und was nicht?
Wiederholung
Kreuze an: Was ist ein Code?
Wandle folgende Zahlen in Binärzahlen um.
Zur Erinnerung: Das sind Zahlen, die nur aus 0 und 1 bestehen. Die Zahl 2 entspricht 10, die Zahl 3 entspricht 11 …
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